文章摘要：......
使用,面对未来各类品牌的发泡剂产品,有一套相应的气泡在盾构掘进中的功效评价指标,才能够使得承包商合理选择适用于自己的气泡剂产品。
4 气泡效果评价指标
确定气泡剂在土压平衡式盾构掘进中的应用效果,可从两方面考虑,即气泡剂材料自身的性质及气泡与开挖后土层混和所形成的气泡混和土的力学性质。
4.1 气泡剂自身性质
气泡剂自身的性质涉及气泡剂的发泡率、气泡的稳定性等。
4.1.1 发泡率
发泡率,又称“气泡倍数”,指一定质量发泡剂溶液所产生的气泡体积与原液体体积之比,它是衡量发泡剂质量的一项重要指标。其定义见下式。
ER=Vf/V1 (1)
式中:Vf———产生的气泡体积;
Vl———气泡剂溶液体积。
目前应用于土压平衡式盾构施工中的气泡剂的发泡率为5~20,在同样情况下,发泡率越高,等量气泡剂产生的气泡越多,说明其具有高效性,但是发泡率与生成气泡的稳定性二者是相互影响的,较高的发泡率是牺牲气泡稳定性为代价的,当评价气泡性质时,仅仅发泡率高并不能说明气泡剂的优越,而应该结合下述其产生的气泡稳定性进行综合考虑。
由于气泡在压力舱内处于受压状态,同时通常情况下,气泡与土体发生混合是在压力状态下进行的。假定压力×体积=常数,则当压力舱内支护压力为p时气泡的发泡率为:
上式中:pa为标准大气压,ER为大气压下发泡率。
4.1.2 气泡的稳定性
气泡的稳定性是指气泡长时间静置于空气中而不破裂的性质,气泡的稳定性是衡量气泡优劣的一个重要指标。稳定性的好坏由消泡率来反应,消泡率是衡量气泡稳定性的重要参数之一,其定义见下式。
FS=Vd/Vo=Md/Mo (3)
式中:Vd为消散的气泡体积;Vo为气泡初始体积;Md为消散的气泡质量;Mo为气泡初始质量。对于气泡的稳定性,有学者提出用半衰期的概念来描述[6],即气泡体积消散一半所需要的时间。可采用图1所示的装置进行消泡率的测定试验。其过程如下:首先测定大容器中所盛的气泡的总质量,然后每隔一定时间(如5分钟或10分钟)测定量筒中气泡消散形成的液体质量,利用公式(3)即得出消泡率曲线,某气泡剂产品消泡率曲线示意图见图2。
盾构施工中,通常在刀盘、压力舱、螺旋排土器三处布置气泡的注入口,通过注入气泡将压力舱土体改良成“塑性流动状态”,并应保持至螺旋排土器口顺利排出。这就要求气泡具有足够的稳定性,以满足能够存在于渣土中直至混合土从螺旋排土器排出。所以气泡稳定性的情况将直接影响其作用的发挥时间,通常盾构隧道所需气泡的稳定性要求可通过下述方法估计:
气泡消散25%的时间不大于T:
上式中:R1,R2分别为压力舱及螺旋排土器直径;L1,L2分别为压力舱及排土器长度;V—盾构机掘进速度;a—反应气泡与土体结合后稳定性增强的参数,与所混合的土体参数等有关。
举例说明,某盾构隧道工程中,压力舱直径6m,长度1.2m,螺旋排土器长度9.5m,直径0.7m,以每天推进12m速度考虑,a取值为1.5,则要求气泡稳定性到达消泡25%所需的时间大于1.9h。盾构施工是一个动态的过程,气泡材料作用的土体处于运动状态,气泡改良土体的作用仅要求于从开挖面到排土器出口这段运动过程中,所以气泡的稳定性将直接关系到改良效果的持续时间。气泡的发泡率作为一项可变参数,使得盾构承包商对其参数的选择带来困难,较高的发泡率可以做到在一定数量的气泡剂下产生更多的气泡,但是过高的发泡率与气泡的稳定性及土体改良效果都存在相互制约的关系,如何选择合理的发泡率来最大效用地发挥气泡的作用,需要针对不同盾构工程来进行决定。
4.1.3 气泡对环境的影响
由于气泡土的处理没有专门的措施,所以气泡剂的成分对环境的污染程度是确定气泡是否可用的一个主要指标。环保、无毒副作用的气泡上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页
 相关文章：
收藏文章：
|
用户登录 
新用户注册
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）